Projeto apresentado no curso de IoT com ESP32 na UTD - Universidade do Trabalho Digital do Ceará.
Realizar, de modo didático, o controle de nível com o ESP32 integrando os periféricos como Medidor de Vazão YF-S201, display OLED, PCF8574 e um Joystick de botões.
Utilizar o Node-Red para a criação de dashboard e inscrição nos tópicos MQTT publicados pelo ESP32.
- IDE: Arduino IDE 2.3.3
- MCU: Espressif ESP32-Wroom Dev Module
O arquivo 'flows.json' pode ser obtido nesse link do repositório (Node-red flow scheme/flows.json).
O módulo Joystick de 5 eixos é um botão de multifunção, qual funciona como um push-button normal aberto, disponibilizando no total 5 funções de direção (Up, Down, Left, Right, Mid). Além disso, o módulo também possui 2 botões individuais do tipo push-button normal aberto (Set e Reset):
| Terminais | Descrição |
|---|---|
| COM | Comum (para todos os botões do módulo) |
| UP | Joystick Push Button NO |
| DWN | Joystick Push Button NO |
| LFT | Joystick Push Button NO |
| RHT | Joystick Push Button NO |
| MID | Joystick Push Button NO |
| SET | Push Button NO |
| RST | Push Button NO |
O módulo PCF8574 é um expansor de I/O's multidirecional (funciona tanto como entrada ou saída), sendo controlado especificamente via comunicação I²C.
| Terminais | Descrição |
|---|---|
| *INT | Notifica (enviando nível ZERO) quando os status dos pinos P0:P7 é modificado |
| P0 | Configurar como Entrada Digital |
| P1 | Configurar como Saída Digital |
| P2 | Configurar como Saída Digital |
| P3 | Configurar como Saída Digital |
| P4 | Configurar como Saída Digital |
| P5 | Configurar como Saída Digital |
| P6 | Configurar como Saída Digital |
| P7 | Configurar como Saída Digital |
| A0 | Endereçamento I²C |
| A1 | Endereçamento I²C |
| A2 | Endereçamento I²C |
Observação: O terminal *INT é ativo em nível lógico ZERO, deve ser conectado á um resistor de pull-up (de preferência do valor de 10K Ohm).
O módulo PCF8574 possui o seguinte endereçamento para a comunicação I²C:
| Endereço (HEX) | A0 | A1 | A2 |
|---|---|---|---|
| 0x20 | 0 | 0 | 0 |
| 0x21 | 0 | 0 | 1 |
| 0x22 | 0 | 1 | 0 |
| 0x23 | 0 | 1 | 1 |
| 0x24 | 1 | 0 | 0 |
| 0x25 | 1 | 0 | 1 |
| 0x26 | 1 | 1 | 0 |
| 0x27 | 1 | 1 | 1 |
Por padrão, o módulo de display OLED utiliza o valor de 0x3C como endereçamento i²C:
| Endereço (HEX) |
|---|
| 0x3C |
No YF-S201, a variação da frequencia (Hz) de saída determina a vazão instantânea (Litros/Hora). Temos então os dados fornecido no datasheet do YF-S201:
Observação: O medidor é simulado digitalmente, através da geração de pulsos em um GPIO 2 de um outro ESP32. Para maiores informações, consultar o arquivo 'Projeto_Oscilador.ino'.
| Vazão (L/H) | Freq. (Hz) |
|---|---|
| 120 | 16 |
| 240 | 32,5 |
| 360 | 49,3 |
| 480 | 65,5 |
| 600 | 82 |
| 720 | 90.2 |
| 1800 | 232 (máx) |
Aplicando o método de regressão linear (considerando um erro de +/-5%), obtemos a seguinte equação característica da resposta do medidor de vazão:
y = 0,1275x + 2,347
Substituindo os termos x e y na equação, temos:
Frequência[Hz] = ( 0,1275 * Vazão [L/H] ) + 2,347
Substituindo os termos x e y na equação, temos:
Vazão[L/H] = ( Frequência[Hz] - 2,347 ) / 0,1275
Será utilizada uma taxa de atualização de 1 segundo (T = 1). Dentro desse intervalo do período é realizada a contagem da quantidade de pulsos na entrada do GPIO 4 (ISR INT). Portanto, a frequência obtida é igual a quantidade de pulsos.
Freq.[Hz] = 1 / T